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    2. 膜材強度等級選用 與膜材厚度“無關”

      日期:2020-06-17

      不同于鋼材,織物類膜材是非均質的各向異性的材料,力學性能取決于其織物基材。不同的纖維種類、不同的紗線規格、不同的編織方法,決定了膜材的力學性能不同。

      膜材料之:紡紗織布

      某個品牌的某個型號的膜材,在其生產過程中,厚度t不再是一個自變量。同時,由于膜材厚度本來就很小,測量的誤差會比較大。所以在表征膜材力學特性參數時,一般不再用單位面積,而是用單位寬度來表示,這樣更加直觀,而且更加準確。
      如:初始預張力的單位是kN/m或N/mm。
      注意,這里用的詞是張力而不是應力,應力的單位是kN/m2或N/mm2。

      《膜結構技術規程》CECS158 依據膜材的極限抗拉強度值,將膜材分了幾個等級,便于應用。膜材強度的單位為N/5cm(這與膜材強度的測試方法有關)。確定膜材強度等級時,依據的是極限抗拉強度值,而膜材厚度和重量僅是一個參考。
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      在膜結構設計時,一般是根據計算所得的膜面最大張力,乘以安全系數(《膜結構技術規程》按照我國現行標準,將安全系數換算為分項系數),然后比照膜材的極限抗拉強度,直接選取膜材等級。

      此時可能會出現這種情況,不同廠商的某兩個型號的膜材,極限抗拉強度一樣,但膜材厚度和重量不一樣。而選取膜材等級時我們只看極限抗拉強度,不看厚度,也可以說與膜材厚度“無關”。


      同樣,索也是非均質材料。
      鋼絲繩、鋼絞線、鋼絲束,怎么區分?

      由于構成索的鋼絲材質不同、強度不同、絲徑不同、扭轉角不同、孔隙率不同,因此,在索結構設計時,一般不會用索的截面積乘以鋼絲抗拉強度得到索的抗力去確定索的直徑。而是根據計算所得的索最大拉力,乘以安全系數,然后比照成品索的最小破斷力,直接選取索規格。

      同樣會出現這種情況,不同廠商的成品索最小破斷力一樣,但索的直徑不一樣。而選取索規格時我們只看最小破斷力,不看直徑,可以說與索直徑“無關”。
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      當然,同一廠商還是膜材越厚強度越高、索直徑越大強度越高。這里所說的與膜材厚度“無關”,與索直徑“無關”,是因為在選取膜材等級時用的是膜面張力而不是膜面應力,選取索規格時用的是索拉力而不是索應力。

      甚至可以說,在相同極限抗拉強度下,膜材越薄說明生產工藝水平越高;相同最小破斷力下,索直徑越小說明制作工藝水平越高。